組合夾具實(shí)驗(yàn)

1、機(jī)械制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械制造研究所2009-11組合夾具認(rèn)識(shí)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類型：綜合111 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 了解組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件的結(jié)構(gòu)。2) 了解組合夾具的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。3) 加深對(duì)六點(diǎn)定位原理的理解認(rèn)識(shí)。4) 通過柔性組合夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和組裝實(shí)驗(yàn)，了解柔性組合夾具的組成、裝配特點(diǎn)及規(guī)律，掌握柔性組合夾具的使用原則、設(shè)計(jì)原理以及基本的裝配技術(shù)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維訓(xùn)練。112 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1) 柔性組合夾具標(biāo)準(zhǔn)元件一批，包括基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件（鉆套）、壓緊件、緊固件、合件、其它件等。 2) 拆裝所需工具，包括小銅銀頭、一字頭改錐、三種套筒扳手、撥

2、桿。113 試驗(yàn)原理和方法1131組合夾具元件我國(guó)目前生產(chǎn)和使用的組合夾具，多為槽系組合夾具，其元件間以鍵和鍵槽定位。用孔和圓銷定位的組合夾具稱作孔系組合夾具，也已在生產(chǎn)中使用。1）元件的分類及用途組合夾具根據(jù)其承載能力的大小分為三種系列： 16mm槽系列，俗稱大型組合夾具； 12mm槽系列，俗稱中型組合夾具； 8mm、6mm槽系列，俗稱小型組合夾具。其劃分的依據(jù)主要是連接螺栓的直徑、定位鍵槽尺寸及支承件界面尺寸。組合夾具元件根據(jù)元件的結(jié)構(gòu)、形狀和用途而分類。如按其用途不同，可劃分為八大類，詳見表1.1表1.1 元件類別及用途序號(hào)類別作用序號(hào)類別作用1基礎(chǔ)件夾具的基礎(chǔ)元件5壓緊件作壓緊元件或工

3、件的元件2支承件作夾具骨架的元件6緊固件作緊固元件或工件的元件3定位件元件間定位和工件正確安裝用的元件7其它件在夾具中起輔助作用的元件1導(dǎo)向件在夾具上確定切削工具位置的元件8合件用于分度、導(dǎo)向、支承等的組合件2）元件的名稱、結(jié)構(gòu)及尺寸標(biāo)注1985年機(jī)械工業(yè)部頒布了“12mm槽系列組合夾具元件”部標(biāo)準(zhǔn)(JB3930.13930.119-85)。各類元件名稱、結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)注如下。第一類，基礎(chǔ)件：包括方型基礎(chǔ)板、長(zhǎng)方形基礎(chǔ)板和基礎(chǔ)角鐵等。第二類，支承件：包括各種墊片、墊板、支承、角鐵、V型角鐵、伸長(zhǎng)板和菱形板等。第三類，定位件：包括各種鍵、定位銷、定位盤、角度定位件、定位支承、定位板和V型件。第四類

4、，導(dǎo)向件：包括各種鉆模板、鉆套、鉸套和導(dǎo)向支承等。第五類，壓緊件：包括各種壓板。第六類，緊固件：包括各種螺栓、螺釘、螺母和墊片等。第七類，其它件：包括除上述六類外的各種用途的單件元件，如連接板、滾花手柄、各種支釘和支承冒、支承環(huán)、彈簧、二爪支承、三爪支承及平衡塊等。另外還有一些組合件及組裝工具和輔具等。3）元件的編號(hào)方法組合夾具的分類編號(hào)原則和標(biāo)記方法，按照原機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)(JB281179)規(guī)定如下： 元件分類編號(hào)以分?jǐn)?shù)形勢(shì)表示。 分子表示元件的型、類、組、品種，稱之為“分類編號(hào)”。 元件分大、中、小三個(gè)類型，用漢語(yǔ)拼音大、中、小三字的字頭表示：D-大（Da）型組合夾具元件，即16mm槽系列

5、組合夾具元件;Z-中（Zhong）型組合夾具元件，即12mm槽系列組合夾具元件;X-?。╔iao）型組合夾具元件，即8mm或6mm槽系列組合夾具元件。 元件的類、組、品種各用一位數(shù)字表示。第一位數(shù)字表示元件的“類”，按元件的用途劃分，用數(shù)字19表示。1-基礎(chǔ)件；2-支承件；3-定位件；1-導(dǎo)向件；5-壓緊件；6-緊固件；7-其它件；8-合件；9-組裝用工具和輔具。第二位數(shù)字表示元件類中的“組”，按元件的用途劃分，用數(shù)字09表示。第三位數(shù)字表示“組”中的“品種”，按元件的結(jié)構(gòu)特征劃分，用數(shù)字09表示。 分母表示元件的規(guī)格特征尺寸，一般用L×B×H-稱規(guī)格?！纠?132工件在

6、組合夾具中的定位1）定位工件在組合夾具上定位的任務(wù)是：既要保證單個(gè)工件相對(duì)于已經(jīng)調(diào)整好刀具位置的準(zhǔn)確性，又要保證一批工件相對(duì)于刀具位置的一致性。在組裝組合夾具時(shí)，首先要熟悉和掌握工件在組合夾具中的定位基本原理和方法，擬定出定位方案，在此基礎(chǔ)上根據(jù)工件的加工要求，分析定位的準(zhǔn)確性和可靠性，最后通過組裝達(dá)到夾具結(jié)構(gòu)的合理化。2）基準(zhǔn)與組合夾具關(guān)系較大的是工序基準(zhǔn)和定為基準(zhǔn)。 工序基準(zhǔn)組合夾具是為加工工件的某些表面而組裝的，所以工序基準(zhǔn)和加工尺寸是選擇定位基準(zhǔn)和組裝夾具的重要依據(jù)。 定位基準(zhǔn)工件的定位也就是使定位基準(zhǔn)獲得確定的位置。3）六點(diǎn)定位原理工件在夾具中的定位元件的定位情況可以用支撐點(diǎn)的概念進(jìn)

7、行簡(jiǎn)化分析，定位元件能簡(jiǎn)化成支撐點(diǎn)的個(gè)數(shù)就相當(dāng)于其具有多少個(gè)自由度的約束能力。工件在夾具中需要約束多少個(gè)自由度完全取決于工件的加工要求，最多需要的支撐點(diǎn)的個(gè)數(shù)不能大于六個(gè)。1）定位現(xiàn)象 完全定位與不完全定位根據(jù)加工要求，工件的六個(gè)自由度被完全限制時(shí)稱為完全定位方式。但在許多情況下，根據(jù)加工要求，限制的自由度數(shù)目少于六個(gè)的情況稱為不完全定位方式。完全定位和不完全定位都是符合加工要求的定位，且不完全定位可以轉(zhuǎn)化為完全定位方式。 欠定位與過定位根據(jù)加工要求，工件應(yīng)該約束的自由度而沒有被定位元件約束的現(xiàn)象稱為欠定位。欠定位不能滿足加工要求，因此不允許出現(xiàn)。而如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件同時(shí)約束了工件

8、的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的現(xiàn)象稱為過定位。過定位結(jié)構(gòu)在一定的工藝措施后對(duì)工件的加工過程是有意義的。1133工件在組合夾具中的夾緊在機(jī)械加工過程中，切削力、重力、支承反力和慣性力均作用在工件上，為了使工件保持定位時(shí)的正確位置，必須將工件夾緊，以使夾緊力與上述各力平衡。夾具中將工件夾緊的機(jī)構(gòu)稱為夾緊機(jī)構(gòu)。對(duì)組合夾具的夾緊機(jī)構(gòu)有如下要求： 夾緊不能破壞工件的定位。 加緊后工件和組合夾具元件的變形要小。 夾緊力的大小要適合。 夾緊動(dòng)作力求迅速、省力。 加緊裝置不要妨礙工件的裝卸。 夾緊力應(yīng)指向工件各定位基準(zhǔn)的支承面，力的作用點(diǎn)應(yīng)落在支承面內(nèi)或支承點(diǎn)上。1131組合夾具的組裝組裝就是將組合夾具元件按照一定的

9、原則，裝配成具有一定功能的組合夾具的過程。組合夾具的組裝，其本質(zhì)和設(shè)計(jì)制造一套專用夾具完全相同，是一個(gè)復(fù)雜思維（設(shè)計(jì)）和動(dòng)手裝配（制造）的過程。但是，組合夾具又有自己的裝配特點(diǎn)和裝配規(guī)律。一般裝配過程為：1）熟悉有關(guān)資料這是組裝過程開始的第一步，其目的在于明確組裝要求和條件，與之有關(guān)的資料有如下內(nèi)容。 工件n 工件形狀與輪廓尺寸；n 加工部位與加工方法；n 加工精度與技術(shù)要求；n 定位基準(zhǔn)與工序尺寸；n 有關(guān)前、后工序的要求；n 加工批量與使用時(shí)間。 機(jī)床和刀具n 機(jī)床型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)；n 機(jī)床主軸或工作臺(tái)的安裝尺寸；n 可供使用的刀具種類、規(guī)格及特點(diǎn)；n 刀具或輔具所要求的配合尺寸。n 同

10、時(shí)，還要了解類似組合夾具的組裝記錄，供組裝時(shí)參考。要了解夾具的使用場(chǎng)合，使用條件，加工條件，工人的操作水平等。2）初步擬定方案根據(jù)原始資料，應(yīng)用組合夾具的基本組裝原理來構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，一般過程如下。 局部結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。一般首先考慮定位方案和定位部分結(jié)構(gòu)，其次考慮刀具引導(dǎo)方案，然后考慮夾緊方案和夾緊部分機(jī)構(gòu)，最后考慮基礎(chǔ)部分和其它部分結(jié)構(gòu)。 整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。在各局部結(jié)構(gòu)初步確定之后，應(yīng)考慮如何將這些局部結(jié)構(gòu)連成一個(gè)整體，此時(shí)應(yīng)特別注意整體結(jié)構(gòu)和各部分之間的協(xié)調(diào)。 有關(guān)尺寸的計(jì)算和分析。其中包括：工件工序尺寸，夾具結(jié)構(gòu)尺寸，測(cè)量尺寸，角度及精度分析等。此外，在構(gòu)思夾具結(jié)構(gòu)時(shí)，還需進(jìn)行必要的受力分

11、析，以保證夾具有足夠的剛度。 元件品種、規(guī)格的選用。 調(diào)整與測(cè)量方法的確定。 提出專用件及特殊要求。3）試裝按擬定的組裝方案用實(shí)際的元件初步組裝成一個(gè)“模樣”，以驗(yàn)證組裝方案是否能滿足工件、機(jī)床、夾具、刀具等各方面要求，以及發(fā)現(xiàn)存在的問題和提出改進(jìn)措施等等。試裝時(shí)一定要按要求的尺寸對(duì)每一局部結(jié)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行試裝，仔細(xì)檢查每一個(gè)定位鍵、螺栓的安裝位置。1）確定方案針對(duì)試裝時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問題，修正原方案，重新試裝，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。5）選擇元件、裝配、調(diào)整和固定選擇元件就是根據(jù)精度分析的結(jié)果，從所要求規(guī)定的元件中挑選合適精度的元件。按要求的位置和數(shù)量裝上定位鍵，用螺栓和螺母可靠地連接成不同形式的

12、組裝單元，由組裝單元裝配成不同的結(jié)構(gòu)，最后組裝成完整的夾具。6）檢驗(yàn)按零件加工的精度及其要求，在夾具交付使用之前對(duì)夾具進(jìn)行全面檢查，必要時(shí)還應(yīng)在機(jī)床上進(jìn)行試切，以確保夾具合乎使用要求。 7）整理和積累組裝技術(shù)資料積累組裝技術(shù)資料是總結(jié)組裝經(jīng)驗(yàn)，提高組裝技術(shù)以及進(jìn)行技術(shù)交流的重要手段。詳細(xì)的組合夾具設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)要求，可參考有關(guān)資料。1. 1. 4實(shí)驗(yàn)任務(wù)1）實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。2）了解工件定位、夾緊的概念，初步了解柔性組合夾具的各種元件及用途。 3）通過柔性組合夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和組裝實(shí)驗(yàn)，了解機(jī)床與組合夾具之間的相互聯(lián)系，初步掌握組合夾具的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法以及基本的裝配技

13、術(shù)。 1）實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作。5）實(shí)驗(yàn)裝配過程中若遇到別卡現(xiàn)象，不要硬行裝配，要及時(shí)通知指導(dǎo)教師處理，以避免損壞夾具元件。1. 1. 5實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄1）了解組合夾具各種標(biāo)準(zhǔn)元件的功能和作用； 2）了解加工零件的結(jié)構(gòu)及工序加工要求、機(jī)床相關(guān)參數(shù)、刀具參數(shù)等； 3）擬定初步方案，構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，進(jìn)行試裝；1）修正方案，再次組裝，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5）實(shí)驗(yàn)時(shí)注意記錄實(shí)驗(yàn)采用的元件和步驟。1 . 1. 6實(shí)驗(yàn)報(bào)告和思考題1) 結(jié)合機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，繪制夾具總裝圖（若條件具備，可基于組合夾具 CAD 軟件平臺(tái)進(jìn)行夾具虛擬裝配 ) 2) 工件在夾具中定位原理、定位

14、誤差分析，夾具強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。117 附：柔性組合夾具的組裝過程組裝就是將柔性組合夾具元件按照一定的原則，裝配成具有一定功能的組合夾具的過程。組合夾具的組裝，其本質(zhì)和設(shè)計(jì)制造一套專用夾具完全相同，是一個(gè)復(fù)雜思維（設(shè)計(jì)和動(dòng)手裝配（制造）的過程。但是，組合夾具又有自己的裝配特點(diǎn)和裝配規(guī)律。1171 熟悉有關(guān)資料這是組裝過程開始的第一步，其目的在于明確組裝要求和條件，與之有關(guān)的資料有如下內(nèi)容：）工件方面： n 工件形狀與輪廓尺寸；n 加工部位與加工方法；n 加工精度與技術(shù)要求；n 定位基準(zhǔn)與工序尺寸；n 有關(guān)前、后工序的要求；n 加工批量與使用時(shí)間。 ）機(jī)床和刀具方面：n 機(jī)床型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)；n

15、 機(jī)床主軸或工作臺(tái)的安裝尺寸；n 可供使用的刀具種類、規(guī)格及特點(diǎn)；n 刀具或輔具所要求的配合尺寸。同時(shí)，還要了解類似組合夾具的組裝記錄，供組裝時(shí)參考。要了解夾具的使用場(chǎng)合，使用條件，加工條件，工人的操作水平等。1172 初步擬定方案根據(jù)原始資料，應(yīng)用組合夾具的基本組裝原理來構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，一般過程如下： ）局部結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。n 一般首先考慮定位方案和定位部分結(jié)構(gòu)，其次考慮刀具引導(dǎo)方案，然后考慮夾緊方案和夾緊部分機(jī)構(gòu)，最后考慮基礎(chǔ)部分和其它部分結(jié)構(gòu)。 ）整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。n 在各局部結(jié)構(gòu)初步確定之后，應(yīng)考慮如何將這些局部結(jié)構(gòu)連成一個(gè)整體，此時(shí)應(yīng)特別注意整體結(jié)構(gòu)和各部分之間的協(xié)調(diào)。 ）有關(guān)尺寸的計(jì)算和分析，其中包括：n 工件工序尺寸，夾具結(jié)構(gòu)尺寸。測(cè)量尺寸，角度及精度分析等。此外，在構(gòu)思夾具結(jié)構(gòu)時(shí)，還需進(jìn)行必要的受力分析，以保證夾具有足夠的剛度。 ）元件品種、規(guī)格的選用。 ）調(diào)整與測(cè)量方法的確定。 ）提出專用件及特殊要求。1173 試裝按擬定的組裝方案用實(shí)際的元件初步組裝成一個(gè)“模樣”，以驗(yàn)證組裝方案是否能滿足工件、機(jī)床、夾具、刀具等各方面要求，以及發(fā)現(xiàn)存在的問題和提出改進(jìn)措施等等。試裝時(shí)一定要按要求的尺寸對(duì)每一局部結(jié)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行試裝，仔細(xì)檢查每一個(gè)定位鍵、螺栓的安裝位置。1174 確定方案針對(duì)試裝時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問題，修正原方案，重新試裝，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。1175 選擇元件并裝